在TypeScript（TS）中，泛型（Generics）是一种强大的特性，它允许在定义函数、接口或类时不预先指定具体的类型，而是在使用的时候再指定类型。这种参数化类型的方式使得代码更加灵活和可复用。

2.1. 泛型的定义与用途

泛型本质上是一种类型参数，它代表了一个可以在使用阶段被具体类型替换的占位符。通过泛型，可以编写出能够处理多种不同数据类型的函数、接口或类，而无需为每种数据类型编写单独的实现。这不仅提高了代码的复用性，还增强了类型安全性。

2.2. 泛型的应用场景

1. 泛型函数：在定义函数时，可以使用泛型来指定参数和返回值的类型。这样，在调用函数时，可以传入具体的类型参数，从而确保函数参数和返回值的类型安全。
2. 泛型接口：接口也可以使用泛型来定义。这允许接口包含未指定的类型参数，这些参数在使用接口时被具体化。通过泛型接口，可以定义出更加灵活和通用的数据结构。
3. 泛型类：类也可以使用泛型来定义。在类定义中，可以指定一个或多个类型参数，这些参数在类的实例化和方法调用时被具体化。泛型类提供了更加灵活和类型安全的类定义方式。

2.3. 泛型约束

在泛型编程中，有时需要对泛型参数进行约束，以确保它们符合特定的类型结构。这可以通过使用extends关键字来实现。例如，可以定义一个泛型约束接口，并在泛型定义中使用extends来限制泛型参数必须实现该接口。这样，在泛型函数或类中就可以安全地访问该接口定义的属性和方法。

2.3.1. 泛型函数中的约束

2.3.1.1. 例子1：约束泛型参数必须具有某个属性

interface Lengthwise {length: number;
}function loggingIdentity<T extends Lengthwise>(arg: T): T {console.log(arg.length);return arg;
}// 调用泛型函数
const obj = { length: 10, name: "example" };
loggingIdentity(obj); // 输出: 10

在这个例子中，泛型T被约束为必须实现Lengthwise接口，这意味着它必须包含一个length属性。因此，在函数内部可以安全地访问arg参数的length属性。

2.3.1.2. 例子2：约束泛型参数为特定类型的数组

function sum<T extends number[]>(numbers: T): number {return numbers.reduce((acc, curr) => acc + curr, 0);
}// 调用泛型函数
const nums = [1, 2, 3, 4];
console.log(sum(nums)); // 输出: 10

在这个例子中，泛型T被约束为必须是一个数字类型的数组。这确保了reduce方法中的累加操作是安全的，因为数组中的每个元素都是数字。

2.3.2. 泛型接口中的约束

2.3.2.1. 例子3：约束泛型接口的实现者必须包含某个属性

interface Box<T> {contents: T;
}interface BoxWithLength extends Box<any> {length: number;
}// 实现泛型接口并满足约束
class StringBox implements BoxWithLength {contents: string;length: number;constructor(contents: string) {this.contents = contents;this.length = contents.length;}
}// 使用实现类
const box = new StringBox("Hello, TypeScript!");
console.log(box.contents); // 输出: Hello, TypeScript!
console.log(box.length);   // 输出: 19

在这个例子中，BoxWithLength接口继承自Box<any>接口，并添加了length属性作为约束。StringBox类实现了BoxWithLength接口，并满足了其约束条件。

2.3.3. 泛型类中的约束

2.3.3.1. 例子4：约束泛型类的类型参数

class Pair<T extends number | string> {first: T;second: T;constructor(first: T, second: T) {this.first = first;this.second = second;}
}// 使用泛型类
const numberPair = new Pair<number>(1, 2);
const stringPair = new Pair<string>("Hello", "World");// 尝试使用不满足约束的类型（会导致编译错误）
// const booleanPair = new Pair<boolean>(true, false); // 错误：布尔类型不满足泛型约束

在这个例子中，泛型类Pair的类型参数T被约束为只能是数字或字符串类型。这确保了first和second属性的类型是一致的，并且只能是数字或字符串。

2.3.4. 总结

泛型约束在TypeScript中是一种强大的特性，它允许在定义泛型时指定类型参数必须满足的条件。通过合理使用泛型约束，可以编写出更加类型安全、功能强大和可复用的泛型代码。以上例子展示了在不同场景下如何使用泛型约束来增强代码的类型安全性和可复用性。

2.4. 泛型与默认类型

在TypeScript中，还可以为泛型参数指定默认类型。这样，在调用泛型函数或创建泛型类的实例时，如果没有明确指定类型参数，就会使用默认类型。这提供了一种更加简洁和灵活的泛型使用方式。

2.5. 示例代码

以下是一个简单的泛型函数示例，它接受一个包含length属性的对象，并返回该对象：

interface Lengthwise {length: number;
}
// 使用泛型约束限制类型参数必须实现lengthwise接口
function loggingIdentity<T extends Lengthwise>(arg: T): T {console.log(arg.length);return arg;
}// 调用泛型函数
const obj = { length: 10, name: "example" };
loggingIdentity(obj); // 输出: 10

在这个示例中，泛型T被约束为必须实现Lengthwise接口，这意味着它必须包含一个length属性。因此，在函数内部可以安全地访问arg参数的length属性。

综上所述，泛型是TypeScript中一种非常重要的特性，它允许在定义函数、接口或类时使用参数类型的占位符，从而增加代码的灵活性和复用性。通过合理使用泛型，可以编写出更加通用、可维护和类型安全的代码。